Сайт находится в стадии наполнения   

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНЫХ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ В ТЕХНОЛОГИИ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА И СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ВЯЖУЩИХ СИСТЕМХарактеристика и цель программы / Планируемые результаты обучения / Учебный план программы / Календарный учебный график программы / Рабочая программа учебных разделов и тем / Формы аттестации, оценочные материалы / Организационно-педагогические условия

ТЕМЫ И СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ

Раздел 1 СОВРЕМЕННЫЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГИЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПОРТЛАНДЦЕМЕНТА

Тема 1.1 Современное состояние и структура цементной промышленности РФ
Характеристика современной технологии и промышленности вяжущих материалов. Размещение цементной промышленности России. Масштабы производства цемента и других вяжущих. Темпы производства вяжущих материалов. Формы управления производством вяжущих веществ. Географическое размещение предприятий по производству цемента. Направления повышения энергоэффективности и экологической безопасности промышленности. Концентрация производства, кооперирование производства, одновременное производство нескольких видов продукции. Основные направления научно-исследовательских работ. Общие данные о промышленности вяжущих материалов за рубежом.

Тема 1.2 Стандартизация и нормирование в цементной промышленности
Действующие стандарты на портландцемент. Нормирование свойств портландцемента. Сертифицированные испытания технических свойств портландцемента. Гармонизация требований современных российских стандартов и стандартов, применяемых в странах Евросоюза.

Тема 1.3 Сырье, материалы, добавки и топливо для производства портландцемента
Карбонатное сырье. Свойства известняков. Карбонатные породы, их химический и минералогический состав, микроструктура. Кристаллохимия и свойства карбонатных минералов. Виды известьсодержащих компонентов: известняки, мел, туф, мергель, отходы других отраслей промышленности. Технические требования к составу отдельных сырьевых материалов. Глинистые минералы – водные алюмосиликаты. Компонентный и минералогический состав глин. Кристаллохимия и свойства минералов глин. Применение промышленных отходов в производстве цементного клинкера. Нефелиновый шлам в цементной промышленности. Контроль качества сырьевой смеси для производства портландцемента. Титр сырьевой смеси. Примеси в породах. Физические свойства пород: твердость, влажность, плотность и т.п. Разновидности глин. Корректирующие добавки. Глиноземистые, железосодержащие компоненты, кремнесодержащие компоненты.
Тема 1.4 Основные переделы и современные технологические схемы производства портландцемента
Современные тенденции в области развития и совершенствования оборудования заводов вяжущих материалов, механизации и автоматизации производственных процессов. Современные проектные решения цехов мокрого способа производства. Проектные решения цехов сухого способа производства с вращающимися печами, оборудованными циклонными и шахтными теплообменниками. Декарбонизаторы. Основные проектные решения отделений по переработке гидравлических добавок и гипса. Установка современных цементных мельниц по открытому и замкнутому циклам. Проектные решения отделений упаковки и отгрузки цемента. Особенности полусухого способа производства. Выбор способа производства, исходя из свойств сырья и экономики производства. Комбинированный способ производства. Энергетический баланс производства цемента при сухом и мокром способе производства.

Тема 1.5 Оборудование для дробления и размола сырья и клинкера
Схемы разработки карьеров. Первичное и вторичное дробление. Самоходные дробильные установки. Транспорт сырьевых материалов. Усреднительные склады. Приемные устройства. Приготовление сырьевой смеси заданного состава при мокром способе производства. Размучивание сырья, мельницы «Гидрофол», мельницы помола. Усреднение и транспорт шлама. Особенности проектных решений по переработке твердого и мягкого сырья. Приготовление сырьевой смеси заданного состава при сухом способе производства. Дробление сырья с одновременной подсушкой. Размол с одновременной сушкой. Усреднение сырьевой муки. Сухой способ производства для высоковлажного сырья. Технологические схемы измельчения. Особенности измельчения твердых и мягких материалов в мельницах различного типа. Измельчение сырьевых материалов при сухом способе. Допустимая влажность измельчаемых материалов. Совмещение процессов сушки и помола в одном агрегате.

Тема 1.6 Обжиг портландцементного клинкера
Технологические зоны во вращающейся печи. Изменение температуры газов и материала по длине печи. Высыхание сырьевого шлама и образование гранул. Физические превращения обжигаемого материала по длине печи. Зерновой состав материала по длине печи. Кругооборот во вращающейся печи щелочей, серы, хлора. Утилизация и возврат пыли. Образование обмазки и колец на футеровке. Причины кольцеобразования и способы устранения колец. Охлаждение клинкера. Клинкерное пыление. Двухстороннее питание печей. Особенности процесса обжига клинкера в печах с конвейерными кальцинаторами. Технологические схемы обжига. Футеровочные материалы. Технические и химические условия работы футеровки в разных зонах вращающихся печей. Различные виды футеровочных материалов для отдельных зон обжигательных печей. Зависимость службы (стойкости) футеровки от сырья и условий обжига. Причины разрушения футеровки и процессы, протекающие при этом. Химическая коррозия огнеупора расплавом. Механизм образования обмазки. Топливо для обжига портландцементного клинкера и его подготовка. Виды топлива. Твердое топливо. Предъявляемые к нему требования в отношении зольности, теплотворной способности, влажности и содержания летучих. Смеси различных сортов топлива. Выбор и подготовка топлива. Жидкое топливо и подготовка его к сжиганию. Газообразное топливо. Природный газ и преимущества его использования. Складское топливное хозяйство. Штабелировка угля по сортам. Меры безопасности при хранении, сушке и помоле угля. Технологические схемы подготовки топлива к сжиганию.
Кинетика и термохимия процессов обжига. Реакции в твердом состоянии. Термохимия образования клинкера. Особенности жидкофазного спекания портландцементного клинкера. Роль примесных и второстепенных компонентов при обжиге клинкера. Процессы при охлаждении. Потенциальный и фактический минералогический составы клинкеров.

РАЗДЕЛ 2 НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТВЕРДЕНИЯ ЦЕМЕНТА И ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ

Тема 2.1 Современные научные представления о гидратации портландцемента и продуктах гидратации
Гидратационная и гидравлическая активность фаз портландцемента.
Химизм взаимодействия воды и силикатных фаз портландцементного клинкера. Гидросиликаты кальция и C-S-H-гель. Модели строения C-S-H-геля. Значение C-S-H-геля в формировании прочности цементного камня.
Гидратация алюминатной и алюмоферритной фаз портландцементного клинкера. Влияние гипса на кинетику гидратации алюмосодержащих фаз клинкера. Гидросульфоалюминаты кальция. Образование эттрингита, его значение, состав и структура.
Значение второстепенных фаз портландцементного клинкера для гидратации портландцемента и долговечности цементного камня. Щелочные соединения, оксиды кальция и магния, другие второстепенные компоненты.
Зависимость скорости гидратации портландцемента от времени. Кинетические кривые гидратации. Индукционный период и причины его возникновения. Сроки схватывания цементного теста. Влияние химических и минеральных добавок на гидратацию портландцемента. Влияние В/Ц и температуры на скорость гидратации. Влияние щелочных оксидов на процессы гидратационного твердения.

Тема 2.2 Поровая структура цементного камня и методы управления поровой структурой
Развитие микроструктуры цементного камня в процессе гидратации. Ранний, средний и поздний периоды гидратации. Фазовый состав цементного камня. Поровая структура. Микро- и макропоры. Влияние водоцементного соотношения на пористость цементного камня. Влияние пористости на физико-механические свойства цементного камня – прочность, плотность, проницаемость.

Тема 2.3 Виды ультрадисперсные кремнеземов, перспективных в практических применениях портландцемента
Виды ультрадисперсных кремнеземов, выпускаемых промышленностью. Продукты высокотемпературного синтеза (микрокремнезем, аэросил). Продукты гидрохимического синтеза (осажденный кремнезем, дисперсии коллоидного кремнезема). Природные материалы. Применение микрокремнезема в технологии бетона. Кремнеземы, получаемые гидрохимическим путем и их применение в качестве компонентов бетона.

Тема 2.4 Физико-химические превращения в цементном камне при участии высокодисперсных кремнеземсодержащих добавок
Виды минеральных добавок, используемых в технологии портландцемента и портландцементных бетонов. Природные, искусственные и техногенные активные минеральные добавки. Микрокремнезем и метакаолин: состав, свойства, получение, области применения. Золы-унос: виды, химический и фазовый состав, получение, области применения. Гидратация портландцемента в присутствии активных минеральных добавок, влияние активных минеральных добавок на свойства цементного камня. Пуццоланическая активность высокодисперсных добавок. Состав продуктов гидратации бетонов, содержащих высокодисперсные кремнеземы. Влияние высокодисперсных кремнеземов на поровую структуру бетона.

Тема 2.5 Вяжущие вещества щелочной гидратации
Общие представления в вяжущих веществах щелочной гидратации (порошкообразные компоненты – минеральные вещества алюмосиликатной природы в высокодисперсном состоянии). Затворители – водные растворы гидроксидов щелочных металлов, высокощелочных силикатов Na и K, алюминатов Na и K. Доменный шлак как компонент в вяжущих щелочной гидратации, золы уноса, метакаолин. Химические превращения в вяжущих системах щелочной гидратации. Щелочная гидратация алюмосиликатных материалов без участия кальция. Механизм щелочной гидратации метакаолина. Формирование камня при щелочной гидратации зол уноса. Кристаллические (цеолитоподобные) фазы в составе геополимеров. Влияние состава жидкости затворения на морфологию алюмосиликатного геля – связки. Перспективы практического применения вяжущих щелочной гидратации.

Тема 2.6 Физико-химические методы исследования гидратации портландцемента и структуры продуктов гидратации
Оптическая микроскопия. Иммерсионный и петрографический методы анализа. Подготовка проб к микроскопическому анализу. Количественный микроскопический анализ. Оценка гранулометрического состава порошкообразных материалов. Автоматические счетчики частиц. Автоматические анализаторы формы частиц.
Электронная микроскопия. Электронно-микроскопический метод исследования. Устройство и типы электронных микроскопов. Электронные микроскопы и микроанализаторы. Сканирующие электронные микроскопы.
Рентгенографические методы анализа. Рентгеновской излучение. Дифракция рентгеновских лучей. Методы съемки рентгенограмм и аппаратура. Расшифровка рентгенограмм. Классификация методов рентгеновского анализа. Качественный и количественный РФА. Погрешности методов.
Спектральные методы анализа. Спектральные методы. Эмиссионный спектральный анализ. Инфракрасная спектроскопия. Характеристические колебания в ИК-спектрах. ЯМР-спектроскопия.
Термические методы анализа вещества. Дифференциально-термический анализ. Аппаратура для проведения ДТА. Методика ДТА. Количественный метод ДТА. Метод дифференциальных термогравиметрических кривых. Термический анализ сырьевых материалов. Комплексные методы ДТА.

Тема 2.7 Основы химии долговечности портландцементного камня, цементных растворов и бетонов. Виды коррозионного воздействия на портландцементный камень и бетон: карбонизация, сульфатная, хлоридная и щелочная коррозия
Физические, химические и биологические факторы коррозии. Фазовые превращения при карбонизации и выщелачивании.
Кислотная коррозия цементного камня. Роль алюмосодержащих фаз и продуктов их гидратации в сульфатной коррозии. Образование эттрингита, таумасита и других сульфосодержащих продуктов в поздние периоды гидратации. Меры противодействия сульфатной коррозии.
Внутренние и внешние источники щелочных соединений, реакционно-способные заполнители. Способы профилактики щелочной коррозии. Мине-ральные и химические ингибиторы щелочной коррозии. Методы контроля щелочной коррозии бетонов и растворов.

Тема 2.8 Современные добавки для бетонов, сухих строительных смесей, методы контроля качества
Химические добавки. Виды химических добавок.
Пластифицирующие добавки. Назначение и механизм водоредуцирующего и пластифицирующего действия. Виды пластифицирующих добавок. Особенности действия и побочные эффекты.
Замедляющие добавки. Назначение, виды замедляющих добавок.
Добавки-ускорители. Назначение, виды ускоряющих добавок. Механизмы действия. Побочные эффекты.
Водоудерживающие, воздухововлекающие, противоморозные и другие химические добавки.
Методы контроля добавок для модификации свойств цементных растворов и бетонов.

Раздел 3 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ

Тема 3.1 Виды сухих строительных смесей. Показатели качества сухих строительных смесей
ГОСТ 31357-2013. Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Общие технические условия. Основные свойства сухих строительных смесей. Определение и оценка. Влажность, насыпная плотность, максимальные размер зерна заполнителей. Содержание зерен максимальной крупности.
Свойства готовых к употреблению растворных смесей и методы их измерения. Свойства затвердевших растворов.

Тема 3.2 Вяжущие вещества для сухих строительных смесей
Минеральные вяжущие вещества для приготовления сухих строительных смесей.
Портландцемент и его разновидности (ГОСТ 10178, ГОСТ 31108) (портландцемент с минеральными добавками, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент, сульфатостойкий портландцемент (ГОСТ 22266) и др.). Цемент для строительных растворов. Белый (ГОСТ 965) и цветной (ГОСТ 15825) портландцементы. Глиноземистый и высокоглиноземистые цементы (ГОСТ 969).
Гипсовые вяжущие вещества (ГОСТ 125). Строительный гипс. Ангидритовый цемент. Магнезиальные цементы: каустический магнезит и каустический доломит. Известь строительная воздушная (ГОСТ 9179). Порошкообразные растворимые силикаты натрия и калия.

Тема 3.3. Заполнители и наполнители для сухих строительных смесей
Заполнители и наполнители для сухих строительных смесей. Разновидности природных заполнителей. Кварцевые и полевошпатовые пески. Песок для строительных работ (ГОСТ 8736). Природные пески. Дробленые пески. Фракционированные пески. Пески из отсевов дробления. Формовочный песок (ГОСТ 2138). Пески кварцевые для производства стекла. Заполнители из местных материалов. Песок из шлаков ТЭС (ГОСТ 26644). Песок декоративный из природного камня (ГОСТ 22856). Каменная крошка из природного камня. Легкие заполнители. Песок перлитовый (ГОСТ 10832). Крошка из кирпича (ГОСТ 530), крошка из ячеисто-бетонных изделий (ГОСТ 21520). Керамзит, вермикулит, пемза, аглопорит, шлак, шамот, туф и др. Карбонатные заполнители и наполнители. Мраморная крошка. Мраморная мука (микрокальцит), доломитовая мука, известняковая мука, мел (ГОСТ 12085), кварц молотый (ГОСТ 9077), зола-унос (ГОСТ 25818). Другие виды заполнителей и наполнителей (дробленое стекло, дробленый уголь (антрацит), микрокремнезем).

Тема 3.4 Модифицирующие добавки для сухих строительных смесей
Свойства растворных смесей и растворов, регулируемых с помощью добавок. Применение функциональных добавок. Регулирование технологических свойств растворных смесей. Регулирование строительно-технических свойств раствора (цементного камня). Добавки для сухих строительных смесей (назначение, фазово-химический состав, механизм действия, применение в сухих смесях, концентрация в составе смесей).
Водоредуцирующие (водопонижающие) добавки. Пластификаторы, су-перпластификаторы. Фазово-химический состав. Механизмы твердения смесей с пластификаторами.
Водоудерживающие добавки. Водорастворимые модифицированные эфиры целлюлозы. Характеристика эфиров целлюлозы (химический состав, степень замещения, тонкость помола, модификация, скорость растворения).
Загущающие добавки. Эфиры крахмала. Модифицированные бентониты (гекторит).
Полимерные редиспергируемые порошки. Фазово-химический состав. Разновидности. Характеристика порошков. Свойства редиспергированной дисперсии. Механизм действия.
Воздухововлекающие добавки (порообразователи). Химическая природа. Механизм действия.
Пеногасители. Химический состав. Механизм действия.
Ускорители и замедлители схватывания.
Ускорители твердения и упрочнители. Фазовый и химический состав. Механизм действия. Особенности применения.
Гидрофобизирующие добавки. Состав. Механизм действия.
Противоусадочные и расширяющиеся компоненты сухих строительных смесей. Состав. Механизм действия.
Противоморозные добавки. Особенности применения. Механизм действия.

Тема 3.5 Методы оценки свойств сухих строительных смесей. Лабораторное оборудование
Контроль свойств растворных смесей, готовых к употреблению. Определение плотности, удобообрабатываемости, подвижности, воздухововлечения, расткаемости, жизнеспособности, водоудерживающей способности, расслаиваемости.
Методы контроля свойств затвердевших растворов. Плотность раствора. Прочность сцепления с основой (адгезия). Прочность раствора при сжатии. Морозостойкость. Пористость. Коэффициент водопоглощения. Паропроницаемость. Трещиностойкость. Деформации при твердении растворов.

Тема 3.6 Ремонтные смеси
Классификация ремонтных сухих строительных смесей. Области приме-нения. Общие требования к ремонтным составам. Технические характеристики ремонтных сухих строительных смесей. Базовые рецептуры ремонтных смесей различного назначения. Роль компонентов в формировании свойств ремонтных сухих строительных смесей.

Тема 3.7 Смеси для внешней теплоизоляции
Сухие строительные смеси для теплоизоляции фасадов на цементном вяжущем. Классификация. Базовые рецептуры. Технические свойства теплоизоляционных составов.

Тема 3.8 Штукатурные смеси
Основные свойства сухих штукатурных растворных смесей (влажность, насыпная плотность, долговечность). Основные свойства штукатурных растворных смесей (плотность, водоудерживающая способность, подвижность, расслаиваемость, воздухововлечение).
Основные свойства штукатурных растворов (адгезия, прочность при сжатии, морозостойкость, паропроницаемость, коэффициент водопоглощения, коэффициент теплопроводности). Базовые рецептуры основных разновидностей штукатурных смесей.

Тема 3.9 Сухие смеси для напольных покрытий
Требования к цементным стяжкам для полов (прочность, монолитность, отсутствие трещин, качество поверхности, сцепление с нижележащим слоем). Преимущества сухих смесей для пола (постоянство состава, снижение трудозатрат, повышение производительности труда и т.д.). Грунтовки для подготовки основы перед нанесением стяжки (состав, способ нанесения). Критерии оценки качества стяжки для пола (растекаемость, отсутствие усадочных деформаций, отсутствие расслоения, отсутствие пузырьков воздуха). Базовая рецептура стяжки для пола.
Методы испытания стяжек и самовыравнивающихся полов. Показатели качества.

Тема 3.10 Цементные клеи
Определение и терминология (сухая смесь, растворная смесь, раствор) клеевых составов на цементной основе.
Классификация по областям применения (вертикальное, горизонтальное нанесение; внутренние, наружные работы) плиточных клеев. Классификация клеев по нормативу EN (типы С1 и С2, классы). Сравнение толстослойной и тонкослойной технологии нанесения. Характеристики облицовочных плиток. Основные свойства плиточных клеев (в сухом, пластичном и затвердевшем состоянии): влажность, дисперсность, жизнеспособность, устойчивость к сползанию, время корректирования, водоудерживающая способность, смачивающая способность, открытое время, адгезия (прочность при отрыве), сопротивляемость удару, усадочные деформации - и их обоснование.
Базовые составы однокомпонентных - экономичного, стандартного, эластичного - плиточных клеев. Двухкомпонентные плиточные клеи (составные части, основные свойства). Контроль качества по нормативным документам.

Тема 3.11 Перспективные сухие смеси нестроительного назначения
Сухие смеси на основе гидратированных силикатов щелочных металлов. Области применения гидратированных порошков силикатов щелочных метал-лов. Сухие смеси для кислотоупорных материалов на основе порошкообразных гидратированных силикатов щелочных металлов, состав и свойства. Характе-ристики кислотоупорного камня.
Жаростойкие материалы на основе порошкообразных гидратированных силикатов щелочных металлов. Состав и свойства.

Тема 3.12 Гидроизоляционные смеси
Назначение гидроизоляционных материалов.
Классификация цементных сухих смесей для гидроизоляционных работ по областям применения. Первичная (бетоны повышенной водонепроницаемости) и вторичная гидроизоляция (смеси для остановки водопритока, для штукатурной, обмазочной, проникающей, влагоотталкивающей гидроизоляции). Принципы действия.
Механизмы проникновения воды в строительные конструкции. Водопроницаемость цементного камня. Влияние характеристик поровой структуры (виды, размеры пор) и различных факторов (степень гидратации, состав, тонкость помола цемента).
Базовые составы однокомпонентных и двухкомпонентных гидроизоляционных смесей.
Основные свойства гидроизоляционных материалов (жизнеспособность, прочность при сжатии, адгезия, линейные деформации, «эластичность», водонепроницаемость, гидрофобность, морозостойкость).
Основные принципы проектирования гидроизоляции на основе сухих смесей (дублирование, одно-функциональность, совместимость).

Тема 3.13 Современные эффективные энергосберегающие технологии изготовления гипсовых сухих строительных смесей. Методы контроля
Технология получения строительного гипса совместным обжигом и помолом природного гипса в мельнице (на примере к. Knauf). Модифицирующие добавки для получения гипсовых сухих строительных смесей различного назначения. Номенклатура и свойства сухих смесей на основе гипса. Методы контроля качества гипсовых сухих смесей (подвижность, время годности, прочность при сжатии, прочность сцепления с основанием, трещиностойкость, деформации при твердении).

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

№ темы Содержание занятия Объем, час
2.8 Методы контроля действия модифицирующих добавок на свойства бетонов 6
3.5 Лабораторное оборудование и стандартные методы физико-механических испытаний сухих смесей на цементной основе 2
3.13 Современные технологии изготовления гипсового вяжущего и продуктов на его основе. Методы испытаний сухих строительных смесей на гипсовой основе 4
Всего 12